1 / 54

Přeladitelné lasery, optické parametrické generátory a ramanovské lasery

Přeladitelné lasery, optické parametrické generátory a ramanovské lasery. Laserové systémy 200 9 -20 10. Přeladitelné lasery, optické parametrické generátory a ramanovské lasery. I. Klasické lasery-“monochromatické“ Nd:YAG, rubín, He-Ne atd.

anika
Download Presentation

Přeladitelné lasery, optické parametrické generátory a ramanovské lasery

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript


  1. Přeladitelné lasery,optické parametrické generátoryaramanovské lasery Laserové systémy 2009-2010

  2. Přeladitelné lasery,optické parametrické generátory a ramanovské lasery I. Klasické lasery-“monochromatické“ Nd:YAG, rubín, He-Ne atd. Lze přelaďovat pouze diskrétně mezi jednotlivými přechody a generovat nové vlnové délky metodami nelineární optiky. Př: Generace v Nd:YAG na vlnových délkách 1.06um, 1.32 um, 1.44 um… Generace vyšších harmonických frekvencí.:0.532 um, 0.355 um… II. Přeladitelné pevnolátkové lasery: Ti:safír, Alexandrit, forsterit… - vibrační hladiny, lze přelaďovat spojitě v širokém rozsahu. III. Optické parametrické generátory. Založeny na třívlnové interakci světelných vln v nelineárním prostředí. Dochází k výměně energie mezi čerpací, signálovou a jalovou vlnou. Spojitě přeladitelné v širokém rozsahu. IV. Ramanovské lasery - využívají stimulovaného Ramanova rozptylu v plynných a pevných látkách. Diskrétní ladění.

  3. Vlnové délky nejpoužívanějších laserů

  4. I. Klasické lasery-“monochromatické“ Nd:YAG, rubín, He-Ne atd. Lze přelaďovat pouze diskrétně mezi jednotlivými přechody a generovat nové vlnové délky metodami nelineární optiky. Př: Generace v Nd:YAG na vlnových délkách 1.06um, 1.32 um, 1.44 um… Generace vyšších harmonických frekvencí.:0.532 um, 0.355 um…

  5. Přelaďování Nd:YAG laseru

  6. Vlnové délky generované Nd:YAG laserem

  7. Metody přelaďování vlnové délky • Dichroickými zrcadly (diskrétní ladění, potlačení jiných vlnových délek) • Disperzními hranoly v rezonátoru • Mřížkami v rezonátoru (uzší spektrum) • Dvojlomými etalony

  8. Dvoufrekvenční Nd:YAG Laser

  9. Přelaďování disperzním hranolem

  10. Dual wavelength generation of a diode pumped Nd:GdVO4 laser at 1063 and 1066 nm Václav Kubeček*, Michal Drahokoupil, Petr Zátorský, Miroslav Čech and Petr Hiršl Czech Technical University, Faculty of Nuclear Sciences and Physical Engineering Brehova 7, 115 19 Prague 1, Czech Republic SPIE Photonics Europe 08: Paper 6998-32

  11. Fluorescent spectra of Nd:GdVO4 Czeranowsky et.al. , Optics Communications 205 (2002) 361-36

  12. 912 nm /456 nm Czeranowsky et.al. Opt. Communications 205 (2002) 361-36 1340 nm/670 nm Agnesi et al. Opt. Lett. 29, (2004) 56-58 1082.4 – 1083.5 nm Chen et. al. Opt. Lett. 30, (2005) 2107-2109 This work : 1063 nm and 1066 nm lasing of Nd:GdVO4 in a bounce geometry. Nd:GdVO4 lasingatdifferentwavelengths from 1063nm

  13. Experimental setup(grazing incidence geometry *) M3 (R3= 30% or 88 %) POL M2 WP Nd:GdVO4 M1 λ/2 waveplate LD M1 - flat rear mirror, M2 - folding mirror (concave 1-m radius of curvature), M3- flat and wedged output coupler with reflectivity of 30% or 88 %, LD – 100 W QCW laser diode array, AM – active medium slab, WP-wave plate, POL-polarizer * A.J. Alcock and J.E. Bernard, “Diode-pumped grazing incidence slab lasers,”IEEE J. Sel. Topics in QE, 3, 3-8 (1997)

  14. Active medium and laser diode Slab crystal:Nd:GdVO4–1% Nd 16x4x2 mmFOCtek, China 16 mm AR @ 808 nm AR @ 1064 nm 4 mm AR @ 1064 nm AR @ 808 nm 14 mm

  15. Output characteristics of the dual frequency Nd:GdVO4 laser. Rout = 30 %, tpump = 100 us, R out = 88 %, tpump = 150 us Efficiency : 38 %/15% Efficiency : 33 %/28%

  16. Measured spectra of Nd:GdVO4 laser Ocean Optics HR 2000 fiber spectrometer (resolution 1 nm)

  17. M3 (R3= 88%) WP LD DUAL wavelength laser WITHOUT POLARIZER - TUNING BY M1 ONLY M2 AM M1 1063 nm, E out 4,6 mJ TEM00 1066 nm, Eout: 3.5 mJ TEM00/4,6 mJ TEM01 DUAL WAVELENGTH, Eout 4 mJ TEM01, (1,5 mJ 1063, 2.5 mJ 1066) Pump 99,9 A, 150 us, 50Hz

  18. II. Přeladitelné pevnolátkové lasery: Ti:safír, Alexandrit, forsterit… - vibrační hladiny, lze přelaďovat spojitě v širokém rozsahu.

  19. II. Generace-Pevnolátkové vibrační přeladitelné lasery od r. 1984

  20. Vibrační lasery- principy • Laditelnost je dosažena vazbou mezi stimulovanou emisí fotonu a emisí vibračního kvanta (fononu) • Celková energie přechodu je fixní ale může být rozdělena mezi fotony a fonony spojitým způsobem • Interakce mezi Coulomb polem laserového iontu, polem krystalové mříže a elektron-fononovou vazbou • Zisk ve vibračních laserech závisí na přechodech nei vázanými vibračními a elektronovými stavy.

  21. Parametry nejpoužívanějších krystalů přeladitelných laserů

  22. Aktivní materiály

  23. Nejvýznamnější představitel –Titan:safírový laser

  24. Příklad pulzně buzeného Ti:Sa laseru

  25. Charakteristiky pulzně buzeného Ti:Sa laseru

  26. Příklad pulzně buzeného Ti:Sa laseru s uzší spektr. šířkou

  27. Kontinuálně buzený Ti:Sa laser

  28. Kompaktní Cr:YAG lasery- oblast kolem 1.5 um

  29. Yterbiove lasery

  30. Závěr • PVL lasery lze přelaďovat od 600 nm do 4500 nm.

  31. Optické parametrické generátoryaramanovské lasery Laserové systémy 2009-2010

  32. III. Optické parametrické generátory. Založeny na třívlnové interakci světelných vln v nelineárním prostředí. Dochází k výměně energie mezi čerpací, signálovou a jalovou vlnou. Spojitě přeladitelné v širokém rozsahu.

  33. Optická parametrická generace a zesilování • Nelineárně optický proces probíhající v nelineárním krystalu, kdy za určitých podmínek světelná vlna o kruhové frekvenci w(p) předá svoji energiidvěma vlnám o frekvencíchw(s) a w(i). • Musí platit • w(p) =w(s) +w(i). (Zachování energie) • k (p)=k(s)+k(i).(zachování impulsu ) • Třívlnová interakce, je popsána složkou nelineární susceptibility c (2) • Využívá optickou vlnu o nejkratší vlnové délce ke generaci dvou vln o vyšších vlnových délkách. • První OPG – Giordmaine a Miller, 1965 • Laser 1960- Maiman

  34. Parametrické zesílení

  35. Parametrická generace

  36. Rezonátory OPG

  37. Metody přelaďování vlnové délky Natáčením krystalu Laděním teploty krystalu Jedná se o splnění podmínky fázového synchronismu

  38. BBO OPO čerpaný harmonickými Nd laseru

  39. Příklad pulzně buzeného OPO

  40. Parametry OPG

  41. OPG Příklady: www.ekspla.com

  42. Závěr • OPG lasery lze přelaďovat od 250 nm do 6000 nm.

  43. IV. Ramanovské lasery - využívají stimulovaného Ramanova rozptylu v plynných a pevných látkách. Diskrétní ladění.

  44. Ramanovské lasery dochází k nepružnému rozptylu čerpacích fotonů a část jejich energie je předána prostředí- např vibrační kmity molekul či elektronová excitace • Princip: Stimulovaný Ramanův rozptyl • Nelineárně optický jev 3. řádu • Susceptibilita c (3) • Generace diskrétních frekvencí • sStokes, Ramanovský posuv, Stokesova frekvence, antistokesova frekv

  45. Ramanovská prostředídochází k nepružnému rozptylu fotonů a část jejich energie je předána prostředí- např vibrační kmity molekul či elektronová excitace • Plyny • Pevné látky (krystalické) • Skla- optická vlákna

  46. Schemata Raman. laserů

  47. Plynné prostředí

More Related